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人造吹蚀穴技术,可利用“潮水喷涌”发电

北极蚊子 2017-5-18 16:33

随着气候变化对全球各地的影响越来越严重,世界各国正在加快能源转型的速度,减少对化石能源的依赖。而为了实现这一目标,从海水蓄能发电球,到可打印光伏板,科学家们正在呕心沥血的寻找新的可再生清洁能源或者提高现有清洁能源的效率。

近日,澳大利亚海潮能源公司Wave Swell Energy宣布,正式启动一种使用全新技术的海潮发电项目,即“人造吹蚀穴”技术。

吹蚀穴是一种奇特的地质景观。当海浪涌入海蚀洞时,洞内压力提升会使空气和海水从洞口喷出,产生一股十分壮观的喷柱。人造吹蚀穴正是借鉴了这一设计,利用海潮的力量鼓气发电。

图 | 澳大利亚新南威尔士州的Kiama吹蚀穴景观

Wave Swell Energey的新技术可以被视为振荡水柱发电(oscillating water column)技术的升级版。振荡水柱发电是目前最成功、效率最高的海浪发电手段:利用高频率海浪震荡空气,驱动特殊的双向涡轮发电机(可以无视空气流向,只往一个方向转动)发电。

这次海潮技术与其不同,它利用低频率的涨潮增压和退潮减压,驱动一个传统的单向涡轮机发电,实现更高的发电效率。

  

图 | 人造吹蚀穴的平台概念图

Wave Swell Energy 的新项目将在海上建造一个 20 米见方,18 米高的平台。其中有 10 米会处于海平面下,形成一个空洞。

当海水涨潮时,空洞内的气压将会随之增加,空气将从平台上方的泄气阀(涡轮发电机处)喷出,直至空洞内外气压达到平衡。

而当海水退潮时,由于空洞内的体积变大,其中的气压会按照理想气体状态方程(PV=nRT)的原理下降。这时打开阀门,外面的空气就会穿过涡轮发电机涌入。

这一进一出的发电功率可以高达 1 兆瓦,平均功率为 470 千瓦,比目前相似规模的海浪发电技术的功率高60%。

  

图 | 发电平台以及空洞的概念图,左图为涨潮喷气,右图为退潮吸气

人造吹蚀穴技术最大的优点就是其抗蚀性。平台的海下空洞是由混凝土建造的,抗蚀性极强。而平台表面的钢铁部分将使用造船用钢,其使用寿命远超平台的设计寿命。

其次,由于一切机械和电力系统均处于海面上,此系统的维护和修理都会十分方便。最后,与风能和天阳能相比,海潮是一种可以被可靠的预测的天然能源,这意味着此系统的发电量可以受到保证。

图 | 人造吹蚀穴的涡轮发电机概念图

Wave Swell Energy将于塔斯曼尼亚与澳大利亚大陆南部巴斯海峡(Bass Straight)中的金岛(King Island)附近搭建发电平台。选择此处作为该技术的商业化首秀是因为当地海潮条件十分好,可以为附近的海岛提供足够的电力。

该项目预计会在2018年年中竣工。一旦运行成功,此技术有望推广至全世界的海岛社区,比如夏威夷。由于其地理位置,夏威夷绝大部分的电力都来自于柴油发电机,不但污染严重,价格也十分贵。

此技术将会使夏威夷的电费从每千瓦时0.35美元降至0.07甚至更低。

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